I. Casting General

Date Tags
Friday, 27 September 2024 #Semester-5/Prosmanlog

Keuntungan Casting

  • Dapat membuat produk dengan desain sederhana dan rumit
  • Tingkat presisi beragam
  • Jumlah produk fleksibel
  • Mengurangi biaya dan waktu proses

Kekurangan

  • Terbentuk dendrit
    • Dendrit ini terbentuk karena pendinginan yang berbeda
    • Cara hindarin dengan cara cepatin cooling
  • Cacat atau defect
  • Heat treatment untuk perbaiki sifat
  • Variabel:
    • Temperatur
    • Komposisi
    • Mold
    • Melt Flow
    • Casting Design

II. Metode Casting

A. Material Cetakan

1. Cetakan Pasir

Pasted image 20240927050341.png

  • dapat digunakan berkali kali untuk menghindari ekspansi
  • untuk logam ferrous besi dan cast iron
  • produk yang dihasilkan dapat hingga beberapa ton
  • Pasir (silika, chromit, zircon)
  • hasil butir kasar karena pendinginan lambat
  • dapat membuat udara bisa keluar
  • terdapat binder (bahan pengikat)
    • tujuannya agar cetakan tidak roboh (integrity)

2. Cetakan Keramik

Pasted image 20240927050502.png

  • Sekali pakai untuk menghindari ekspansi
  • untuk logam ferrous besi dan cast iron
  • produk yang dihasilkan dapat hingga 20kg
  • lebih mahal dibanding sand casting
  • investment casting
    • dibuat cetakan dari wax kemudian dari cetakan wax itu baru dituang molten metal

3. Cetakan Logam

Pasted image 20240927050750.png

  • Pendinginan cepat struktur halus sifat mekanis
  • Penggunaan coating
    • menghindari overheating atau thermal shock
    • menghindari retak atau erosi pada permukaan
  • Produksi harus masal

B. Tekanan

1. Gravity Casting

  • prinsip menggunakan tekanan saat pouring (gravitasi)
  • Cetakan permanen penggunaan berulang produksi masal
  • logam non ferrous (titik lebur rendah) aluminium dan magnesium
  • produk yang dihasilkan dapat hingga 50kg

2. Low Pressure Die Casting (<20MPa)

  • Cetakan permanen penggunaan berulang produksi masal
  • logam non ferrous (titik lebur rendah) aluminium dan magnesium
  • produk yang dihasilkan hanya hingga 8 kg

3. High Pressure Die Casting (20-80 MPa)

  • Cetakan permanen penggunaan berulang produksi masal
  • logam non ferrous (titik lebur rendah) aluminium dan magnesium
  • produk yang dihasilkan hanya hingga 8 kg

4. Centrifugal Casting

5. Vacuum Die Casting

6. Squeeze Casting

7. Semi Solid Casting

III. Gating System

Pasted image 20240927051126.png

  • Cawan Tuang: tempat logam dituang (pouring cup)
  • Sprue (saluran turun): mencegah turbulensi tetapi menyebabkan oksidasi dan gas entrapment
  • Runner Pasted image 20240927051845.png
  • Ingate: meminimalkan turbulensi, dibuat pada daerah tebal
  • Riser: mengimbangi penyusutan (shrinkage)
    • Ukuran riser
      • terlalu besar yield turun
      • terlalu kecil shrinkage
    • Cara
      • Dia membeku terakhir, menarik shrinkage voids keluar dari benda casting
      • Pintu keluar bagi gas dan dross
    • Kurva pelini Pasted image 20240927053829.png
      • Shape factor
        • (Panjang Cor+ Lebar Cor)/Tebal Cor
      • Minimum Riser
        • Volume riser / volume casting
    • Feeding Distance Pasted image 20240927054038.png
  • Chill: dipakai pada non ferrous (aluminium casting)
    • Tujuan: pembekuan seragam shrinkage minim
  • Filter: menghindari inklusi

1. Fungsi Gating System

  • Agar tidak terjadi turbulensi
  • Tidak ada penyerapan gas
  • Waktu memasukkan lelehan logam singkat
  • Directional solidification

2. Jenis Gating System

A. Pressurized Gating System

  • : total gate cross-sectional area of all gates
  • : total sprue base cross-sectional area
  • V : the velocity of fluid
    perbandingan luas 1 (sprue) : 0.9 (runner) : 0.8 (gate)

Keuntungan

  • Yield tinggi (benda casting/total benda casting plus gating system)
  • biasanya untuk besi cor

Kerugian

  • Turbulensi
  • Gas Entrapment
  • Dross and Mold Formation

B. Unpressurized Gating System

  • Most metals generally have unpressurized gating systems.
  • perbandingan luas 1 (sprue) : 1.1 (runner) : 1.2 (gate)

Keuntungan

  • Kecepatan rendah laminar gas entrapment, dross, mold jadi minimal
  • untuk steel casting

Kerugian

  • Luas permukaan runner dan ingates yield rendah
  • Sulit mendapatkan kecepatan sama pada semua gate

IV. Defects

1. Gas Porosity

A. Mekanisme

  • Adanya hidrogen yang masuk
    • Atmosfer terdapat hidrogen di uap air
    • Krusibel dan Peralatan apabila basah

B. Kekurangan

  • Terdapat fase dendrit pada permukaan
  • kekuatan tarik
  • ketahanan fatigue dan impak
  • hot tear

C. Pencegahan

  • Degassing
  • Bahan bakar tidak boleh mengenai logam cair
  • Hindari peralatan basah
  • Tablet (hexacloroethane)
  • Rotary degassing (penambahan gas argon atau nitrogen)
  • Fluxes menyerap air dan dapat mengangkat oksida
    • dapat mengakibatkan material loss (Al terbawa)

2. Shrinkage Porosity

A. Mekanisme

Pasted image 20240927052945.png
[a] initial liquid metal.
[b] solid skin and formation of shrinkage void.
[c] internal shrinkage.
[d] internal shrinkage + dishing.
[e] surface puncture.

  • Logam dilelehin temperatur tinggi energi diserap atom bervibrasi free volume meningkat volume total meningkat ketika pendinginan terjadi penyusutan volume shrinkage

  • Terjadi di daerah tebal Pasted image 20240927053155.png

B. Kekurangan

  • Terdapat dendrit pada permukaan
  • Kekuatan mekanis

C. Pencegahan

  • Perbaiki feeding
  • Directional solidification
  • Ditambahkan riser

3. Inclusion Defect

A. Mekanisme

  • Dapat terbentuk oksida pada proses pouring
  • Adanya partikel dari furnace atau ladle
  • Partikel yang tidak larut

B. Kekurangan

  • Mechanical Properties
  • Fatigue life
  • Machinability
  • Laju aus
  • Surface treatment jadi tidak optimal

C. Pencegahan

  • Penggunaan filter
  • Furnace harus bersih
  • Environment furnace harus vakum atau gas inert

Paduan

1. Aluminium Silikon

  • Jenis Berdasar kandungan silikon
    • < 12% Si Hypoeutectic (ada dendrit)
    • 12% Si Eutectic
    • 12% Si Hypereutectic

  • Pengaruh Si
    • Slow cooling
    • Castability dan Hot Tear Resistance (hypo)
    • Sifat mekanis
    • Pada hyper kristal Primary Si ekspansi rendah ketahanan aus baik tapi machinability kurang baik
  • Pengaruh Cu
    • Sifat mekanis
    • Dapat di heat treatment ()
    • Hot Tear
    • Castability
    • Ketangguhan
  • Pengaruh Magnesium
    • Sifat mekanis
    • Dapat di heat treatment ()
      • optimal pada 0.7% Mg
    • Ketahanan korosi
    • Castability
  • Pengaruh Seng
    • Hot treatable { dan }
    • Ketangguhan
    • Ketahanan Korosi
  • Pengaruh Fe
    • Hot tear
    • Keuletan
    • Pembentukan fasa tidak terlarut kekuatan

Reference

  • Reference 1
  • Reference 2
  • Reference 3